[发明专利]一种单向传热装置及工作方法

权利要求书

1.一种单向传热装置，其特征在于：包括底部端盖(1)、管壳(2)、周向槽(3)、多孔吸液芯(4)、输运通道(5)、蒸气腔(6)、顶部端盖(7)、充液管(8)和工质；所述管壳(2)两端分别设置有底部端盖(1)和顶部端盖(7)，顶部端盖(7)有充液管(8)穿过连通外部环境与蒸气腔(6)，管壳(2)的内壁面沿轴向设置有若干周向槽(3)，周向槽(3)内贴附有多孔吸液芯(4)，多孔吸液芯(4)内部沿轴向设置有输运通道(5)，多孔吸液芯(4)内侧为蒸气腔(6)；通道管壁(51)将输运通道(5)和多孔吸液芯(4)分割，通道管壁(51)内沿轴向设置有若干导流瓣(52)和活动膜(53)，每个导流瓣(52)包括周向布置的若干瓣片(521)，瓣片(521)一端固定于通道管壁(51)，另一端置于输运通道(5)内部，周向布置的若干瓣片(521)组合形成单向渐缩的导流瓣(52)，每个活动膜(53)包括膜片(531)和牵引臂(532)，活动膜(53)的膜片(531)一端固定于通道管壁(51)，另一端置于输运通道(5)内部并通过牵引臂(532)连接通道管壁(51)，同一轴向位置的膜片(531)的转动可能够闭或打开输运通道(5)，所述牵引臂(532)限制膜片(531)使得输运通道(5)单向封闭或打开；工质填充于管壳(2)内部；根据热量径向传递的方向，单向传热装置置于热源区域吸收热量的区域为蒸发段(10)，置于热阱区域释放热量的区域为冷凝段(30)，连接蒸发段(10)和冷凝段(30)无径向热量传递的区域为绝热段(20)。

2.根据权利要求1所述一种单向传热装置，其特征在于：所述周向槽(3)具有两种布置方案：方案一为若干周向槽(3)沿周向环绕管壳(2)内壁，各周向槽(3)相互独立；方案二为周向槽(3)呈螺旋状环绕管壳(2)内壁，周向槽(3)沿一条或多条螺旋线进行设置。

3.根据权利要求1所述一种单向传热装置，其特征在于：位于蒸发段(10)或冷凝段(30)的周向槽(3)设置若干轴向槽道进行连通，促进蒸发段(10)或冷凝段(30)内液态工质的轴向分布。

4.根据权利要求1所述一种单向传热装置，其特征在于：所述多孔吸液芯(4)具有方向性，位于蒸发段(10)或冷凝段(30)的多孔吸液芯(4)沿轴向和周向输运液态工质，位于绝热段(20)的多孔吸液芯(4)仅沿周向输运液态工质。

5.根据权利要求1所述一种单向传热装置，其特征在于：所述周向槽(3)为圆形或多边形。

6.根据权利要求1所述一种单向传热装置，其特征在于：所述导流瓣(52)的厚度小于1cm，膜片(531)的厚度小于1cm。

7.根据权利要求1所述一种单向传热装置，其特征在于：所述导流瓣(52)的材料为铁、铝、铜、银、金、钛或金属合金，膜片(531)的的材料为铁、铝、铜、银、金、钛或金属合金。

8.权利要求1至7任一项所述的一种单向传热装置的工作方法，其特征在于：单向传热装置正常工作时，蒸发段(10)的管壳(2)吸收热量，液态工质吸收热量产生蒸气，由于多孔吸液芯(4)和周向槽(3)的存在，液态工质在蒸发段(10)内是均匀分布的，蒸气在蒸气腔(6)内经过绝热段(20)到达冷凝段(30)释热冷凝为液态工质，冷凝段(30)的液态工质在多孔吸液芯(4)和周向槽(3)的输运作用下在冷凝段(30)均匀分布，位于绝热段(20)的多孔吸液芯(4)和周向槽(3)均为周向输运，不参与轴向液态工质的输运，由于输运通道(5)的存在，液态工质由热阱区域经绝热区域输运到热源区域，导流瓣(52)和活动膜(53)内液态工质的流动方向为由大开口侧指向小开口侧；单向传热装置非正常工作时，蒸发段(10)内管壳(2)吸收热量，液态工质吸收热量产生蒸气，由于多孔吸液芯(4)和周向槽(3)的存在，液态工质在蒸发段(10)内是均匀分布的，蒸气在蒸气腔(6)内经过绝热段(20)到达冷凝段(30)释热冷凝为液态工质，冷凝段(30)的液态工质在多孔吸液芯(4)和周向槽(3)的输运作用下在冷凝段(30)均匀分布，位于绝热段(20)的多孔吸液芯(4)和周向槽(3)均为周向输运，不参与轴向液态工质的输运，对于输运通道(5)，由于液态工质的流动方向与导流瓣(52)和活动膜(53)内正常流动方向相反，导流瓣(52)对液态工质的流动产生阻碍，活动膜(53)的膜片(531)在液态工质的冲击下闭合，牵引臂(532)的存在抵消液态工质的冲击作用，输运通道(5)内液态工质的输运过程中断，导致传热无法继续，实现了单向传热。